Классификация основных форм интерфазной гибели клеток

Учреждение образования «Международный государственный экологический институт

Имени А. Д. Сахарова»

Белорусского государственного университета.

Факультет экологической медицины

 

Кафедра экологической медицины и радиобиологии

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По дисциплине: «Молекулярная и клеточная радиобиология с основами радиационной гигиены»

Студента 4 курса ФЭМ Группы 43072 Кувшинникова Мария Александровна

Номер зачетной книжки 32071-07

Преподаватель:

Старший преподаватель кафедры

Экологической медицины и

Радиобиологии

__________________ И. В. Пухтеева

Минск 2018

 

Оглавление

Введение 3

Классификация основных форм интерфазной гибели клеток 4

Методы оценки интерфазной гибели радиочувствительных лимфоидных клеток 8

Заключение ..10

Список использованной литературы 11

 

Введение

По интерфазному типу могут погибать как неделящиеся клетки, так и делящиеся, но находящиеся вне фазы митоза. Чаще всего для возникновения интерфазной гибели требуется облучение в достаточно высокой дозе. Для некоторых типов клеток (миоциты, нейроциты) это десятки и даже сотни грей. В то же время такие клетки, как лимфоциты, тимоциты, ооциты могут погибнуть уже после воздействия в дозах порядка десятых и даже сотых долей грея.

 

Классификация основных форм интерфазной гибели клеток

По интерфазному типу могут погибать как неделящиеся клетки, так и делящиеся, но находящиеся вне фазы митоза. Чаще всего для возникновения интерфазной гибели требуется облучение в достаточно высокой дозе. Для некоторых типов клеток (миоциты, нейроциты) это десятки и даже сотни грей. В то же время такие клетки, как лимфоциты, тимоциты, ооциты могут погибнуть уже после воздействия в дозах порядка десятых и даже сотых долей грея.

Механизмами интерфазной гибели клеток могут быть некроз и апоптоз. Исходным событием для некроза клеток, подвергшихся облучению, является чаще всего вызванное активацией перекисного окисления липидов повреждение внутриклеточных мембран. Повреждение мембран нарушает работу связанных с мембранами ферментов, подавляет процесс окислительного фосфорилирования; повышение проницаемости мембран приводит к нарушению градиентов концентраций низкомолекулярных веществ в клетке, выходу лизосомальных протеаз и нуклеаз в цитоплазму и проникновению их в ядро. Угнетается клеточное дыхание. В результате всех этих процессов развивается деградация нуклеопротеидных комплексов в ядре, происходит расплавление или (реже) пикноз ядра, цитолиз с выходом содержимого клетки за пределы клеточной мембраны.

В случае апоптоза происходит межнуклеосомная деградация хроматина, проявляющаяся позднее фрагментацией ядра. Распадается и цитоплазма, участки которой, окружающие осколки ядра получили наименование "апоптотических телец". По существующим представлениям процесс апоптоза запускается включением программы самоуничтожения клетки. Происходит активация участков генома, которые контролируют синтез ферментов, участвующих в деградации хроматина. Эту активацию могут вызывать стимулы, возникающие под влиянием разных факторов, в том числе и вызванных облучением повреждений мембранных структур, ядерного хроматина. Таким образом, апоптоз- это генетически опосредуемая прог­раммированная форма клеточной гибели. Механизм апоптоза особенно характерен для интерфазной гибели лимфоидных клеток, клеток кроветворной ткани.

Как при репродуктивной, так и при интерфазной формах гибели клетки наблюдается разрушение генетического материала. Однако, в первом случае это разрушение происходит в результате прямого или непрямого действия радиации на уникальные структуры ядерной ДНК. В инициировании интерфазной гибели существенная роль принадлежит повреждениям иных структур - внутрик­леточных мембран, ферментов, нарушениюклеточного метаболизма, и лишь на конечных этапах поражается геном.

- Интерфазная гибель неделящихся клеток или клеток с ограниченной способностью к делению после облучения малыми дозами, порядка десятых долей - единиц грей. Так погибают малые лимфоциты, тимоциты, ооциты.

- Интерфазная гибель после облучения в дозах порядка десятков и сотен грей неделящихся (нейроны, миоциты) или редкоделящихся (гепатоциты) клеток.

- Интерфазная гибель делящихся клеток после облучения высокими дозами до вступления в митоз.

- Интерфазная гибель клеток после облучения может развиваться по двум основным типам: некроза и апоптоза.

Если в возникновении репродуктивной формы клеточной гибели первопричиной представляется повреждение уникальных структур ядерной ДНК, при интерфазной гибели в начальных проявлениях существенна роль повреждений множественных структур - внутриклеточных мембран, нарушений клеточного метаболизма. Но и здесь непосредственной причиной гибели клеток является деградация ядерного хроматина, то есть повреждение генетического материала.

Некоторые повреждения, как, например, изменения структуры азотистых оснований или неточно репарированные разрывы, могут не привести к гибели и пролиферирующую клетку. Клетка может осуществить процесс деления и передать генетический дефект по наследству потомству. Такие нарушения структуры ДНК нелетальные мутации в соматических клетках могут привести к нарушениям процессов клеточного деления, проявляющимся, например, уменьшением пролиферативного потенциала, или явиться в последующем причиной злокачественной трансформации. Если мутации возникли в зародышевых клетках, то они могут вызвать дефекты развития у потомства

Эксцизионный тип репарации - когда действие эндо- и экзонуклеаз обеспечивает удаление непосредственно поврежденного участка и вместе с ним ряда соседних нуклеотидов. ДНК-полимеразы участвуют в репаративном заполнении образовавшейся бреши, во время которого неповрежденная нить ДНК служит матрицей. С помощью лигаз осуществляется соединение свободных концов репарируемой нити. Менее изучены другие типы репарации: пострепликативная репарация, рекомбинационная репарация двойных разрывов и др.

Большинство реакций репарации ведет к полному восстановлению нормальной структуры ДНК. В результате других реакций могут возникнуть так называемые "ошибки репарации" - изменения нуклеотидной последовательности, что иногда обозначают как мутагенную репарацию. Последняя может вызвать такие конечные эффекты на клеточном и генетическом уровнях, как гибель клетки, хромосомные аберрации, мутации, злокачественная трансформация. Основное количество вызванных облучением повреждений ДНК может быть репарировано даже в тех клетках, которые позже погибнут.

Интерфазная гибель клеток частично обусловливает развитие костномозговой формы лучевой болезни. Так, в период 1 - 6 ч после облучения в дозе 5 - 6 Гр происходит гибель в интерфазе лимфо-бластических элементов, лимфоцитов, эритробластов, части плазматических клеток и эозинофильных лимфоцитов. А-клетки островков поджелудочной железы клетки меридиа-нального ряда хрусталика.

Апопто́з - регулируемый процесс программируемой клеточной гибели, в результате которого клетка распадается на отдельные апоптотические тельца, ограниченные плазматической мембраной. Фрагменты погибшей клетки обычно очень быстро (в среднем за 90 минут) фагоцитируются макрофагами либо соседними клетками, минуя развитие воспалительной реакции. Морфологически регистрируемый процесс апоптоза продолжается 1—3 часа. Одной из основных функций апоптоза является уничтожение дефектных (повреждённых, мутантных, инфицированных) клеток. В многоклеточных организмах апоптоз к тому же задействован в процессах дифференциации и морфогенеза, в поддержании клеточного гомеостаза, в обеспечении важных аспектов развития и функционирования иммунной системы. Апоптоз наблюдается у всех эукариотов, начиная от одноклеточных простейших и вплоть до высших организмов. В программируемой смерти прокариотов участвуют функциональные аналоги эукариотических белков апоптоза.

Сигнальная фаза

Инициация апоптоза может происходить посредством внешних (внеклеточных) или внутриклеточных факторов. Например, в результате гипоксии, гипероксии, субнекротического поражения химическими или физическими агентами, перекрёстного связывания соответствующих рецепторов, нарушения сигналов клеточного цикла, удаления факторов роста и метаболизма и т. д. Несмотря на разнообразие инициирующих факторов, выделяются два основных пути передачи сигнала апоптоза: рецептор-зависимый (внешний) сигнальный путь с участием рецепторов гибели клетки и митохондриальный (собственный) путь.

Эффекторная фаза

В течение эффекторной фазы различные инициирующие пути конвертируются в один (или несколько) общий путь апоптоза. Как правило, происходит активация каскада белков-эффекторов и регулирующих их белков-модуляторов. Основными эффекторами апоптоза являются каспазы. В процессе активации они запускают каспазный каскад: сложно переплетённые цепочки взаимодействий инициирующих и эффекторныхкаспаз.

Деградационная фаза

Итогом программируемой клеточной гибели вне зависимости от изначального инициирующего воздействия является деградация клетки путём фрагментации на отдельные апоптотические тельца, ограниченные плазматической мембраной. Фрагменты погибшей клетки обычно очень быстро (в среднем за 90 минут) фагоцитируются макрофагами либо соседними клетками, минуя развитие воспалительной реакции.

Некро́з- это патологический процесс, выражающийся в местной гибели ткани в живом организме в результате какого-либо экзо- или эндогенного её повреждения. Некроз проявляется в набухании, денатурации и коагуляции цитоплазматических белков, разрушении клеточных органелл и, наконец, всей клетки. Наиболее частыми причинами некротического повреждения ткани являются: прекращение кровоснабжения (что может приводить к инфаркту, гангрене) и воздействие патогенными продуктами бактерий или вирусов (токсины, белки, вызывающие реакции гиперчувствительности, и др.).